Магнитометр для поиска металла

Обновлено: 19.05.2024

Магнитометр — прибор, который используют геологи для измерения и (иногда) определения направления магнитного поля Земли в определенной точке пространства. Порой их называют гауссметрами или тесламетрами, так как магнитное поле измеряется в единицах гауссах или тесла. Если по координатной сетке на большом участке земли взять несколько замеров магнитного поля, то можно определить его колебания, которые вызваны наличием в недрах горных пород различного типа. Магнитометр весьма распространен при разведке месторождений некоторых полезных ископаемых.

Земля имеет постоянное магнитное поле, которое, как считают ученые, генерируется электрическим током, протекающим в расплавленном веществе ядра. Этот ток создается при переносе расплавленных материалов вверх и вниз в результате тепловыделения ядра Земли. Этот процесс сложен и недостаточно изучен. Обычная магнитуда поля на поверхности Земли колеблется от 0,25 до 0,65 Гс. Именно оно заставляет стрелку компаса поворачиваться на север. На измерение интенсивности поля на поверхности может повлиять наличие железосодержащих пород, а также металлического железа, залегающего на небольшой глубине. Изменения, вызываемые в таком случае, и измеряются геологами при разведке.

Самый первый и простейший магнитометр был изобретен в 1833 году Карлом Гауссом. В настоящее время магнитометры используются в самых разных областях, не только для разведки. Их применяют астрономы для измерения воздействия солнечного ветра на магнитное поле Земли, что приводит к появлению северного сияния. С их помощью можно найти погребенные под поверхностью железные трубы и лом. Археологи и охотники за сокровищами используют магнитометры для поиска обломков затонувших кораблей или следов старых поселений и цивилизаций. Военные могут пользоваться ими для поиска субмарин: магнитометры «видят» железные объекты на значительно больших глубинах, чем обычные металлодетекторы, хотя и способны определять только магнитные материалы и напрямую не могут обнаружить проводящие, немагнитные металлы — медь, серебро и золото. К минералам, обладающим характерными магнитными свойствами, относится, например, магнетит, маггемит, титаномагнетит, титаномаггемит, титаногематит и пирротин. Потенциально с помощью магнитометра можно найти любой минерал, содержащий железо.

В некотором роде магнитометр — это полуметаллоискатель. Наши детекторы (и низкочастотные, и импульсно-индукционные) посылают электромагнитную энергию в землю для возбуждения проводящих объектов. Затем происходит поиск магнитных полей, создаваемых выделенной в грунт энергией. Магнитометр как раз «отвечает» за вторую часть, а именно измеряет поля, существующие естественно, без стороннего воздействия.

Современные магнитометры выпускаются различного типа. Протонные магнитометры когда-то очень широко использовали в геологоразведке по причине их доступности и невысокой стоимости. Тем не менее, в ГРР протонные модели практически полностью заменили цезиевые, калиевые магнитометры и магнитометры, основанные на эффекте Оверхаузера. Для этих моделей характерен короткий рабочий цикл, высокая чувствительность и, кроме того, они не требуют от оператора останавливаться, чтобы снять показания. В последние несколько десятков лет магнитометры стали меньше в размере и стали выпускаться на интегральных схемах. В моем мобильном телефоне, например, есть очень маленький магнитометр, который позволяет телефону выполнять функцию компаса, хотя, конечно, для разведки этого недостаточно.

Глубина определения магнитометром аномалии зависит от того, насколько чувствительна конкретная модель и как близко к земле находится прибор. Исследование с лодки или самолета, как правило, не такое точное, как с поверхности.

Некоторые магнитометры более чувствительны к изменениям магнитного поля, чем другие. Глубина обнаружения также зависит от глубины расположения и силы аномалии. Как и остальные типы электромагнитной энергии, интенсивность магнитного поля ослабевает по мере увеличения расстояния от источника. Чем глубже располагается поле, тем оно должны быть сильнее, чтобы его можно было обнаружить. Например, некоторый объект умеренной интенсивности магнитного поля, погребенный под сотнями футов отложений, может быть невидимым, хотя точно такая же аномалия возле поверхности обнаруживается легко. В дополнение к этому, количественные значения шкалы магнитного поля аномалии могут послужить своего рода индикатором глубины залегания местрождения. Залежам, находящиеся ближе к поверхности, характерны более острые и высокие пики, а глубоким имеют тенденцию к более широким изменениям показаний.

Магнитометр способен снимать показания силы магнитного поля только в определенной точке. Если перемещаться и производить многократные измерения, можно обнаружить изменения поля на большом участке земли. Обычно в рамках геологических изысканий снимают показания с нескольких разных точек; это помогает определить колебания магнитного поля земли на интересующей с точки зрения добычи местности. Чтобы найти месторождение и определить его магнитную «подпись», геологи и инженеры предпринимают масштабные работы, снимая показания с сотен и тысяч точек, которые заносят на карту для изучения проявления магнитных аномалий. Геологоразведочные компании, как правило, проводят магнитную съемку или разведку с воздуха (с самолета или вертолета) при пролете на высоте 300 футов (91,4 м) с шагом 400 ярдов (365,8 м). Отдельные данные берут на каждые 30 футов (9,14 м) вдоль контрольной линии. Для интерполяции и вычисления среднего промежутка между ними используют компьютерные программы.

Самый распространенный способ проведения подобных изысканий — это сбор показаний в ходе маршрутов по участку земли. Обычно для получения детальных данных наземные работы производятся на небольших площадях. В редких случаях работы магнитометром проводятся с лодки. Результаты обычно распечатываются в виде рельефных карт с указаниями на высокие и низкие значения магнитного поля. Современные GPS-системы дают возможность проводить исследования по очень точно определенным координатным сеткам. Это позволяет геологам легко обнаруживать и определять местонахождение магнитных аномалий для дальнейших геофизических испытаний, разведочного бурения и т.п.

С течением времени в определенных точках показания магнитного поля Земли могут колебаться из-за изменений, вызываемых сторонними силами. Как правило, при проведении исследования с воздуха данные собираются довольно быстро, так что это не проблема. Тем не менее, на наземную работу по определенному участку и получение необходимых показаний может уйти несколько дней. Когда работа занимает больше времени, фоновые вариации магнитного поля Земли должны быть учтены при анализе данных. Существуют такие явления, как магнитные бури и т.д., их также надо учитывать. Компании, занимающиеся подобными исследованиями, обычно используют определенные стационарные магнитометры, которые записывают и удаляют все показания колебаний магнитного поля, вызываемые внешними силами.

Итак, все магнитометры могут обнаружить магнитные колебания и аномалии, но не более. Хотя, конечно, этим могут отлично пользоваться старатели, горные инженеры и геологи при проведении разведки минеральных месторождений. Давайте рассмотрим различные сферы применения приборов.

Самая распространенная область применения магнитометров — поиск определенных типов пород, богатых железом, например, магнетита или гематита. Поверхностную проекцию месторождения железа с помощью магнитометра можно очень точно закартировать; именно с этой целью и довольно долго они используются при проведении ГРР. Если железо располагается достаточно глубоко, могут возникнуть определенные трудности с его обнаружением, однако крупные, экономически выгодные для разработки рудные тела определяются и на большой глубине. Некоторые типы месторождений никеля отличаются достаточным магнетизмом для поиска магнитометром. Скарновая метаморфическая минерализация, проявляющаяся в зоне контакта и, как правило, вмещающая магнетит, часто обнаруживается даже в том случае, если основной минеральный материал скарна (например, вольфрам или молибден) сам по себе немагнитен.

Магнитные измерения можно использовать для определения местонахождения некоторых других типов пород, которые богаты железосодержащими минералами, но могут и не содержать железную руду. К ним относятся, например, основные и ультраосновные породы — базальты, диориты, офиты, афаниты и массивные сульфидные образования, богатые колчеданом или пирротином. С дайковыми породами связано множество месторождений, например, диабазы. Массивные сульфидные образования, в том числе вулканического происхождения, можно обнаружить по изменениям их магнитных полей. Крупные сульфидные месторождения обычно богаты железным колчеданом, халькопиритом, арсенопиритом и другими железистыми минералами, улавливаемыми магнитометром.

Еще один тип пород, который ищут магнитометрами, — кимберлиты — основная вмещающая порода месторождений алмазов. Такие породы образуются на большой глубине и часто очень богаты железными минералами, хотя и не в форме руды. Залегающие недалеко от поверхности кимберлитовые трубки иногда можно найти с помощью магнитометра и оконтурить для построения схемы их выходов. С помощью этих устройств на канадском севере, в тундре, снимают показания магнитного поля сквозь вечную мерзлоту.

При определенных условиях магнитные измерения можно использовать для отслеживания россыпного золота и связанных с ним месторождений черного песка (магнитных минералов). В некоторых случаях богатые россыпные пески могут содержать довольно много магнетита, и при тщательном обследовании магнитометром по полученным данным можно найти следы повышения концентрации железных минералов. К сожалению, для этого необходимы очень специфические условия, и чаще всего россыпи таким способом отследить нельзя. Песок должен располагаться неглубоко, поскольку в противном случае обнаружить его невозможно. Он должен быть распределен среди бедных железом пород, иначе можно не уловить значительной разницы в показаниях магнитного поля. В золотом концентрате должно быть много магнитного черного песка. Если предложенные выше условия соблюдены, следует предпринять очень плотное исследование с большим количеством точек измерения для определения места нахождения богатых магнетитом песков.

Магнитометры можно использовать опосредованно для поиска других типов месторождений. Хотя этот прибор и не способен непосредственно определять наличие золота, в определенных ситуациях его можно применять для обнаружения наиболее характерных для золотых месторождений мест. Например, если месторождение конкретного типа связано с контактом между породой богатой и бедной железом, изучение магнитного поля может выявить зону контакта. Пример из жизни — контакт диоритов и сланцев. Такая зона — типичное место залегания многих зеленокаменных золотых месторождений. Магнитометр может их быстро обнаружить для проведения исследования и опробования. Таким образом, можно также определить самые многообещающие участки, например, для химического анализа грунта. Если перспективное месторождение находится в зоне разлома, который разделяет противоположные по составу породы (богатые и бедные железом), данные по магнитному полю можно использовать для поиска скрытых разломов и нарушений.

Иногда отсутствие железосодержащих минералов, например, магнетита, можно использовать как индикатор присутствия зон выщелачивания и изменения состава пород, содержащих мало железа. С другой стороны, это может указывать и на возможное наличие залежей золота и серебра, сформированных при определенных эпитермальных условиях.

Данные по магнитному полю не всегда легко читаются. Геологоразведчик должен уметь их интерпретировать и на основе анализа сделать вывод о том, целесообразна ли его дальнейшая работа. Многочисленные целевые минералы могут смешиваться с железосодержащими породами, что повышает неопределенность и вероятность неправильного толкования данных. Полная комбинация источников силы тяжести под поверхностью Земли — вот что измеряет магнитометр на поверхности.

В зависимости от сложности геологической системы и того, насколько хорошо изучена геометрия источников магнетизма под поверхностью, данные могут интерпретироваться по-разному. Более того, на магнитные показания влияет неровный ландшафт с холмами и долинами, поэтому полученные данные необходимо корректировать с учетом топографии. Для фиксирования топографических изменений вместе с магнитометром обычно используют альтиметр, особенно если работа производится с воздуха. Затем для исправления и интерпретации сырых данных по магнитному полю применяют компьютерные программы.

Магнитометр — важный геологоразведочный инструмент, который хорошо работает при поиске месторождений определенных типов, но не всегда будет полезен при неподходящих геологических условиях. Иногда магнитометры применяют в сочетании с другим оборудованием для измерения проводимости пород и месторождений минералов, однако это уже совершенно другой вопрос геофизической разведки.

Отличие магнитометров от металлоискателей | Глубина обнаружения магнитометра

Обнаружить ферромагнитный объект может как магнитометр, так и металлоискатель.

Очевидно, что магнитометры по своему физическому принципу работы коренным образом отличаются от металлоискателей.

В чем тогда польза магнитометра для металлопоиска и в чем заключается отличие магнитометра от металлоискателя?

Металлоискатель, работающий по принципу VLF или PI, излучает электромагнитное поле, активно воздействуя на искомый объект и, получая от него «отклик» сигнализирует об его обнаружении.

Магнитометры оказывают на искомый объект пассивное воздействие, не облучая его гармоническим (VLF) или пульсирующим ( PI ) электромагнитным полем. Магнитометр для поиска металла производит измерения характеристик однородного магнитного поля, обнаруживая его локальные аномалии, которые могут оказаться искомыми объектами.

Разведка пешеходным магнитометром Magnex 120 LW (слева)

«Внести» локальную аномалию в однородное магнитное поле могут только ферромагнитные объекты, поэтому объекты из цветного металла не могут быть обнаружены и функции дискриминации магнитометр не имеет.

В то же могут быть обнаружены локальные аномалии, связанные с какими-либо нарушениями в однородной структуре грунта – пустоты в виде колодцев, подвалов, бункеров и шахт.

Магнитометр для поиска металла. Глубина обнаружения магнитометра

Предел глубины обнаружения магнитометра зависит от размеров объекта, его ориентации в пространстве, наличия собственного магнитного поля у объекта, а также параметров самого прибора, таких как чувствительность и разрешающая способность. Чем крупнее металлический предмет, тем на большей глубине залегания его можно найти магнитометром.

Глубина обнаружения феррозондового магнитометра

Глубина обнаружения современных магнитометров составляет от 1,5м до 30м.

Естественно, металлодетектор имеет на порядок меньшую глубину обнаружения, но ведь у этих двух разных приборов и задачи разные.

техника времен войны
автомобили
снегоходы
металлические трубы
конструкции из железобетона
лодки, катера и лодочные моторы
судовые якоря

Сканирование морского дна подводным магнитометром G-882

Чем полезен магнитометр для поиска металла?

Для профессионального поиска металла магнитометр может быть использован в комплексе с металлоискателем. При наземном ( грунтовом поиске ) – обнаруживать объекты (или пустоты) или при подводном поиске – места затопления объектов. В обоих случаях металлопоиска – это определение мест локальных магнитных аномалий. А дальше – продуктивная работа с металлоискателем.

Магнитометры | Принцип работы магнитометра

Принцип работы, чувствительность и разрешающая способность магнитометра

Магнитометр (magnetometer – англ.) – специализированный, магниточувствительный прибор геофизической направленности, используемый для измерения характеристик магнитного поля и анализа различных магнитных аномалий (ферромагнетиков и пустот) в различных структурах грунта, включая грунт с высокой плотностью и минералосодержанием.

Какой используется физический принцип обнаружения магнитометра для металлических объектов? Какие параметры магнитометра наиболее значимы для металлодетекции? Черпаем информацию…

Физический принцип работы и основные параметры магнитометра

Как известно, Земля имеет природное магнитное поле, которое характеризуется картиной силовых линий и определенной величиной напряженности. Значение напряженности для ограниченного (по структуре грунта) участка местности одинаково, то есть магнитное поле в этом месте однородно.

Любой ферромагнитный объект или объект, имеющий собственное магнитное поле, находящийся в однородном магнитном поле Земли будет создавать локальную магнитную аномалию. Эта аномалия будет искажать картину силовых линий и величину напряженности однородного поля в месте залегания.

Физический принцип действия магнитометра заключается в обнаружении локальных магнитных аномалий путем регистрации разницы параметров однородного поля в месте залегания аномалии.

Таким образом, для магнитометра, как специализированного прибора, чувствительность и разрешающая способность являются основными параметрами.

Эти параметры определяют минимальную разницу индукции и напряженности магнитного поля, которую способен регистрировать магнитометр. Диапазон регистрации этих параметров для современных магнитометров 0,01нТл – 1нТл (наноТеслы).

Существующие типы магнитометров

Существует несколько различных типов магнитометров, которые естественно имеют различные принципы действия и функции обработки сигнала и соответственно различные значения чувствительности и разрешающей способности. Основные типы магнитометров:

• Магнитометры на Эффекте Холла

Наибольший интерес по своим характеристикам для металлодетекции представляют феррозондовые и протонные магнитометры. Так же как и металлоискатели, существуют магнитометры для грунтовой (наземной) и подводной съемки.

Профессиональные феррозондовые магнитометры:

Ebinger Magnex (Германия)
Foerster Ferex (США)
SCHIEBEL DIMADS™ (Австрия)

Под съемкой маршрута магнитометра следует понимать непрерывный сбор данных измерений характеристик магнитного поля по маршруту движения магнитометра. При этом происходит автоматическая привязка измерений к координатам маршрута по GPS в режиме реального времени.

Очевидно, что магнитометры по своему физическому принципу работы и соответственно на практике коренным образом отличаются от металлоискателей , имеют свои специфические особенности и иные возможности.

Стоит отметить, что магнитометр не заменит профессиональный металлоискатель . Но обнаружит ли металлоискатель пустоту в грунте в виде подвала, «землянки» или колодца? Поэтому магнитометр окажет неоценимую помощь не только при георазведке, но и при профессиональном металлопоиске в комплексе с металлоискателем.

Назначение и принцип работы магнитометра

Кроме полезных ископаемых, земля хранит в своих недрах множество исторических сокровищ.

Статья посвящена магнитометру — прибору, который используется для поиска спрятанных под землей артефактов и залежей полезных ископаемых.

Принцип работы

Магнитометр — это устройство, предназначенное для измерений параметров магнитного поля и магнитных свойств отдельных типов материалов. Также с помощью прибора проводится поиск залежей полезных ископаемых, археологический ценностей, а также проводится различная научная работа.

Магнитометр работает по принципу металлоискателя. Разница состоит в том, что устройство способно реагировать на магнитное поле Земли. Если под землей находится материал, который способен намагничиваться, то он изменяет величину магнитного поля в большую или меньшую сторону. На подобные изменения реагирует чувствительный датчик прибора. При работе используется величина магнитного поля, исчисляемая в нанотеслах или нТл.

С помощью магнитометра можно не только найти металлический предмет, но и определить его размеры. Магнитометры, в зависимости от своего типа, способны найти любой металлический предмет на глубине от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров, и даже километров.

В качестве металлоискателя для поиска кладов магнитометр не используется. Если человек хочет найти именно золото, серебро, платину, медь, то описываемый прибор не поможет в этом, по причине того, что эти металлы не являются железосодержащими и прибор просто их не заметит. Но он поможет определить аномальную разницы или остаток магнитного поля, который явно укажет на наличие инородных объектов в земле.

Поиск при помощи магнитометра проводится следующим образом:

Земельный участок делится на квадраты, с определенной площадью.
При помощи прибора проводится разведка на каждом участке.
Полученные данные сортируются.
Из них выявляются участки с наиболее явными аномалиями магнитного поля.
На этих участках проводится дополнительная разведка.

Магнитометр имеет очень широкую сферу использования. Каждая будет подробно описана далее.

Сферы использования

Магнитометры используются в сферах, где необходимо получить информацию о том, что скрыто в пластах земли.

Геология

В этой сфере, описываемый прибор особенно не заменим. С его помощью, геологи получают информацию о залегании жил металлических руд и водоносных пластов.

Магнитометры помогают не только определить место залегания и глубину, но и объем пласта. Это важно для определения финансовой целесообразности будущей добычи.

Археология

Здесь с помощью прибора находят залегающие археологические ценности. Устройство не только помогает определить места залегания металлических предметов, но и показывает площади древних сооружений. Используя данные об остаточном магнетизме, прибор способен выявлять предметы быта, даже сохранившиеся в виде осколков.

Особенно ценна работа магнитометра в поисковых экспедициях, на местах военных событий. С помощью прибора находят захоронения, склады с боеприпасами, военную технику.

Сейсмология

В этой сфере, устройство получило наиболее важное применение. Реагируя на магнитные аномалии, прибор способен определять движение магмы, пластов, образование трещин.

Также магнитометр используется удаленно, для предсказания возникновения сейсмической активности.

Геохронология

В этой сфере, устройство используется в качестве индикатора времени образования и формирования горной породы. Величина остаточной намагниченности является точным индикатором, который можно сравнить с эталонной величиной магнитных полей на территории разведки.

Также прибор используется военными. Он помогает определять места минирований, подземные бункеры, подводную и подземную технику.

Различные сферы применения требуют определенного порога точности. В связи с этим, разработано несколько типов магнитометров, которые будут описаны далее.

Разновидности

Существует 3 основных типа описываемого прибора. Каждая разновидность использует отдельный и узконаправленный принцип работы.

Магнитостатический прибор

Данный тип устройства представляет собой магнит, который висит на подвеске. Магнит имеет свое собственное магнитное поле определенной величины.

При включении прибора, магнитное поле Земли и устройства реагируют друг на друга. При этом магнит устройства притягивается или отторгается полем Земли. Реакция заставляет магнит вращаться на своей подвеске. При помощи встроенного датчика, регистрируется сила поля Земли, ее направление.

Дополнительные данные получают также от подвески, она имеет определенную упругость, которая также вносит дополнения в расчет.

Индукционный прибор

Основан на катушке из проволоки, на которую подается электрическое напряжение от аккумуляторной батареи.

Напряжение создает магнитное поле определенной величины. Таким образом, прибор вступает во взаимодействие с полем Земли. Разница, колебания, завихрения, аномалии учитываются встроенным датчиком. Прибор способен определить глубину залегания предмета, его площадь, примерный химический состав.

Квантовый магнитометр

В работе использует принцип замера скорости движения электронов в магнитных полях.

Способен выявлять аномалии даже в самых слабых магнитных зонах. Основное применение получил в космической и геологической сферах.

Магнитометр можно использовать в качестве металлоискателя для поиска кладов. Далее будет дано описание самых лучших устройств для частного применения.

Магнитометр своими руками

Для того чтобы собрать магнитометр, необходимо четко следовать инструкции, и обладать знаниями в области электроники. Для проекта понадобится:

Датчик «Холла» линейного типа SS49E.
«Arduino Uno».
OLED-дисплей монохромного типа.
Микропереключатель.
Провода.
Термоусадочная изоляция.
Небольшая коробочка из пластика.
Батарейка Крона.
Корпус от шариковой ручки.
Макетная плата.

Далее соединяем и собираем все компоненты.

Arduino Uno соединить с датчиком Холла: А1, GND, +5V.
Экран соединяется с Arduino по схеме: GND, А4, А5, +5V.
3 длинных провода соединить по схеме: 1 — «+» батареи, 2 — минус батареи, 3 — сигнальный.
Концы всех проводов необходимо заизолировать, и засунуть внутрь корпуса ручки.
Батарейка подключается к контакту +5 и GND.

Потом необходимо собрать катушку индуктивности. Для нее понадобится:

Пластиковая трубка, диаметр которой 23 мм.
42 метра тонкого медного провода.

Нужно намотать провод на трубку. При этом заранее отметить расстояние в 20.2 сантиметра. На этой площади должно поместиться 566 витков. Один конец провода с катушки нужно соединить с клеммой +5, это можно сделать через кнопку. Второй конец провода катушки соединяется с «минусом» батареи напрямую.

На заключительном этапе, нужно собрать все компоненты в пластиковый корпус, а к корпусу приклеить зонд с катушкой, и проверить работоспособность устройства. При напряжении батареи 9 вольт, рабочее напряжение на выводах катушки будет равно 3.5 вольт, что составит примерную чувствительность прибора около 3.5 мТл.

Далее будет дано описание самых лучших устройств для частного применения.

Модели

На рынке множество моделей и разновидностей магнитометров. Для частного использования подойдут не многие варианты. Далее будут представлены модели, которые подойдут для частного и промышленного использования.

FERROTEC FT 10

Прибор электронного типа, который работает по принципу магнитного сенсора. Может использоваться для поиска металлических предметов на глубине от 1 до 15 метров (глубина залегания напрямую зависит от массы объекта. Чем больше размер объекта, тем большей глубине залегания, на которой его можно определить). Использование магнитного сенсора позволяет определять места залегания высоковольтных кабелей. Сенсор реагирует на магнитные поля, создаваемые высоким напряжением.

Прибор работает от аккумулятора, имеет встроенный процессор, большой объем памяти. Относится к магнитометрам с 6 классом чувствительности.

Продолжительность работы 10 часов.
Чувствительность 3 нТл.
Простота настройки и использования.

Высокая чувствительность позволяет осуществлять поиски артефактов с остаточным магнетизмом.

Магнум М

Магнетометр от американских производителей. Ручной электронный прибор позволяет отыскивать предметы, содержащие железо, на глубинах до 20 метров.

Работает по принципу зондирования местности в поисках аномального проявления магнитных полей. Кроме железа, прибор отлично реагирует на камни, плитку, предметы гончарного искусства.

Чувствительность 4 нТл.
Продолжительность работы от батареи до 12 часов.
Высокая скорость расчета.

Прибор можно использовать для поиска металлических коммуникаций и электрических кабелей.

MG-200

Компактный и высокочувствительный прибор для поиска железосодержащих предметов и руд. Способен определять предметы на глубине до 20 метров.

Высокочувствителен, оснащен 3 процессорами, способными обрабатывать одновременно до 10 000 замеров. Работает от батареи, заряда которой хватает до 50 часов.

Компактность
Работоспособность до 50 часов.
Быстрота вычислений.

Этот прибор не способен отыскать драгоценные металлы по принципу металлоискателя, но способен определить разницы магнитных полей на глубине залегания клада.

Заключение

Магнитометры помогают человеку не только в научной деятельности. Их все чаще применяют для поиска старых коммуникаций, неисправных кабелей и так далее. Правильное применение магнитометра может стать началом знаменательных открытий.

Магнитометры: что это такое, виды, советы по выбору и эксплуатации

Существует большое количество измерительных приборов. Некоторые из них измеряют то, что невозможно увидеть или потрогать руками. Ярким примером таких устройств как раз и является магнитометр.

Что это такое?

Как следует уже из самого названия, магнитометр – это прибор, предназначенный для измерения параметров магнитного поля и магнитных свойств отдельных материалов. В зависимости от того изменения показателей какого рода фиксирует устройство, его могут называть следующими терминами:

эрстедметр (меряет напряженность поля);
градиентометр (определяет полевой градиент);
тесламетр (показывает индукцию);
веберметр (определяет магнитный поток);
инклинатор или деклинатор (устанавливает направление поля);
коэрцитиметр (показывает коэрцитивную силу).

Когда работают мю-метры и каппа-метры, можно выяснить соответственно магнитную проницаемость и магнитную восприимчивость. А также существуют приборы для фиксации магнитного момента. Но есть и более узкое определение магнитометров – это аппараты, замеряющие напряженность, градиент и направление поля. Определение необходимых параметров производится различными способами.

Необходимо учитывать, что одни приборы фиксируют абсолютные значения полевых характеристик, а другие отражают изменение поля с течением времени или в разных точках пространства.

Схема магнитометра может сильно отличаться, но в любом случае он работает по одной и той же методике. Магнитное поле может быть охарактеризовано следующим:

вектор напряженности;
горизонтальная составляющая напряженности;
магнитное склонение;
магнитное наклонение.

Но есть еще одна важная характеристика магнитного поля – магнитная индукция. По направлению ее вектора определяется направление силы, воздействующей на северный полюс магнита. Чтобы понять, как все это работает, полезно рассмотреть устройство магнитометрического датчика HMC5883L от Honeywell. Меняющийся коэффициент усиления влияет на восприимчивость датчика. Для считывания данных предусмотрено 12 регистров с разрядностью 8.

Регистр режима задает основной сценарий действия: непрерывное измерение либо разовый замер и переход в режим ожидания. Если запрос идет не программно, а аппаратно, используется дублирование данных через вывод DRDY. Но не все так просто – требуется учитывать не только показания датчиков, но и воздействия на них различных помех.

Если проигнорировать этот момент, может оказаться так, что модуль сбился и измеряет совсем не то, что нужно.

Предположим, требуется произвести измерения удельной намагниченности насыщения. Образец, который нужно исследовать, и постоянный магнит крепятся на тонком стержне, соединенном с вибрационным узлом. Колебания стержня могут происходить с различной частотой, но в любом случае под углом 90 градусов к полю, создаваемому электромагнитом. Радиотехнические компоненты системы призваны усиливать, очищать и эффективно обрабатывать сигнал. Когда постоянный магнит и образец колеблются, появляется электродвижущая сила в особых катушках. Сами катушки позиционируют по отношению к постоянному магниту так, чтобы на их положение не влияли вибрационные колебания.

Но описанное устройство, как нетрудно понять по некоторым моментам, может применяться преимущественно в лабораторных условиях. Возможности его использования «в поле» существенно ограничены. Для полевых измерений предназначены уже совершенно другие магнитометры, которые не требуют изготовления и выделения образцов. Как именно работает такая техника – коммерческая тайна производителей. В любом случае, нужно ли производить измерения остаточной намагниченности или делать что-то еще, важно знать алгоритм калибровки методом наименьших квадратов.

Максимально упрощенно излагая суть этого метода (основанного на высшей математике), можно указать, что он подразумевает подбор функции, дающей значения, максимально близкие к полученным по итогам эксперимента. Сумма квадратов отклонений во всех критических важных точках должна быть как можно меньшей, в идеале – сведенной к нулю. Обязательным условием для применения такого алгоритма является знание вектора магнитного поля земли. Если же вернуться к математической стороне дела, то можно сказать, что тут нужны линейные преобразования матриц в трехмерном пространстве. А отсюда следует, что придется использовать показания по трем осям сразу.

Немного отстранившись от всей этой зауми, можно разобраться, как действует магнитометр на основе тонкопленочных магниторезисторов. Такая техника выпускается ведущими иностранными фирмами. Магниторезисторы обычно размещают на одной кремниевой подложке и соединяют мостовым способом.

Поскольку сопротивление резисторов сложно подогнать при производстве, нельзя игнорировать напряжение смещения. Параметры датчиков очень сильно зависят от фактической температуры.

Если отталкиваться от организации работы, нетрудно заметить различие съемочных и поисковых магнитометров. Для съемки применяют приборы, строящие геофизическую карту магнитного поля. Так как величина объекта, который интересует геологов, может составлять от 100 м до нескольких сотен км, шаг измерения тоже сильно отличается. Но в археологии (даже «черной») и в кладоискательстве такие параметры неприемлемы. Сканирование пространства по точкам не дает никакой информации о том, что находится между ними.

Сближение точек (с шагом 0,5 м, к примеру), делает работу излишне утомительной – и все равно остается риск «просмотреть» самые интересные объекты. Съемочные протонные магнитометры не предназначаются для работы на ходу. Между нажатием кнопки и прорисовкой на экране обнаруживающейся картины проходит 2–10 секунд, в зависимости от модификации и условий съемки. Можно, конечно, возвращаться и много раз проходить одни и те же места, но это сильно усложняет работу. Наконец, точность съемки на ходу обязательно упадет, по сравнению со штатным режимом.

Стоит учесть и еще один нюанс: магнитометр протонного типа неспособен указать, в какую сторону рыть яму и нужно ли ее углублять, чтобы вырыть нужный объект. Полноценный прибор для археологических и кладоискательских работ должен действовать так же непрерывно, как миноискатель или металлоискатель. Поэтому подходящим выбором становятся градиентные магнитометры иностранного производства. Их датчики невелики и не подвержены воздействию слишком сильных «сбивающих» полей.

Возвращаясь к протонным устройствам, нужно указать, что они работают за счет измерения частоты прецессии ядер протонов (зависящей исключительно от внешнего магнетизма). Квантовые приспособления действуют иначе – они основаны на эффекте Зеемана. Этот эффект состоит в том, что атомы испаренных частиц металла, оказавшись в магнитном поле, особым образом реагируют на поляризованный монохроматический луч света. При таком освещении атомы переходят на более высокий энергетический уровень. Феррозондовый магнитометр имеет в качестве основного узла электрическую катушку, сердечник которой изготовлен из магнитомягкого материала. Катушка, получающая электрический ток, и есть искомый феррозонд.

Индукционный магнитометр, как нетрудно понять, работает за счет электромагнитной индукции. Пассивный индукционный прибор отличается тем, что ЭДС в катушке появляется под действием внешнего магнетизма. Активное же устройство работает иначе: на возбуждающую обмотку подается импульс переменного тока. Переменная катушка насыщается наведенной ЭДС. Четные гармоники образующегося поля пропорциональны продольной составляющей внешнего поля.

Кварцевый тип магнитометров появился еще в 1940-е годы. Основной особенностью устройства является то, что магнитный блок подвешивается на кварцевой нити. Это надежная и совершенная техника, которую продолжают применять даже при геомагнитных исследованиях и в наши дни. Иначе устроен вибрационный цифровой магнитометр, который способен учесть влияние на магнитные свойства исследуемых объектов не только изменений внешнего магнетизма, но и колебаний температуры.

Сегодня усовершенствование вибрационных магнетометров направлено на упрощение смены образца и снижение риска поломки прибора при этой операции.

Читайте также: